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UPS系统之“无旁路单输入”配置的变压器备选方案

日期:2022-07-22

前几期文章,我们已经了解了“单输入”配置的变压器备选方案和“双输入”配置的变压器备选方案的优点以及这两种配置中变压器功能。本期我们来看最后一种变压器备选方案—“无旁路单输入”的变压器备选方案。

 

“无旁路单输入”的变压器备选方案

 

无旁路单输入配置通常在输入输入电源或输入接地系统的质量很差、已降级或系与工业负载共用时使用。配有可能的变压器位置的“无旁路”配置简图在图9中示出。

 

图9:无旁路单输入配置中可能的变压器位置

 

当输入电源质量非常差或接地系统不稳定时,将IT负载通过旁路连至输入总不是一个好办法,因此在此系统中不提供旁路。此配置的应用几乎全部是在电力质量差的情况很常见的发展中国家。在电网稳定的发达国家,旁路是一项有价值的功能,单输入或双输入系统占据主导地位,“无旁路”配置则非常罕见。

 

查看上图图9中的简图可以发现,如果将旁路功能禁用,有旁路单输入配置表现为与无旁路简图等效。通常假设系统可安装旁路,然后在“有”和“无”旁路配置之间来回切换。这种安装模式仅在有输入或输出变压器时才可行。其原因是如果旁路被连线,逆变器输出变压器的零线在旁路零线已接地的条件下就不能被接地。如果唯一存在的变压器是逆变器变压器,且通过将逆变器变压器零线和地连接的方式将输出单独引出,则旁路就绝不能被连线,也不能被使用。此限制适用于机械“回绕”旁路以及自动“静态”旁路。

 

如果有逆变器变压器,则它必须总与UPS为一体,但输入和输出变压器可以位于UPS处或远程位置。下表说明了每种变压器在其需要时的功能,以及与其物理位置(本地或远程)相关的问题。

 

 

如前几期文章所述,在此系统中有八种可能的变压器安排方式。当考虑输入和输出变压器的远程与本地位置备选方案时,备选方案数目将增至18个。尽管没有一种组合能够成为普适的“最佳解决方案”,但这些变化形式中有一些可被视为不佳而被淘汰,另有一些则具有明显的优越性。本系列文章中并不提供全部18种备选方案的分析,但这些分析可以根据本节中所给出的信息进行。下面的两张表归纳了无旁路单输入UPS配置的优选变压器备选方案,并包括关于每一种方式在何处使用的指引。

 

无旁路单输入 本地输入变压器 远程输出变压器

 

无旁路单输入 本地输入变压器

 

无旁路单输入配置的

 

不隔离旁路

 

无旁路单输入这种配置常见于电力质量非常差的国家。然而,在使用此配置的多数场合,带旁路的单输入配置会是更好的选择。许多客户不选择旁路的原因是它有可能使负载承受未经处理的输入电源。这一点在采用基于变压器式UPS系统时也适用,因为它们不隔离旁路。这是一个问题,因为在较早的基于变压器式UPS中,变压器处于错误的位置。如果变压器被移至输入端而非逆变器输出端,则它对UPS和旁路路径均可进行保护(下期文章将会对此进行更详细的说明)

 

负载故障电流被限制在UPS逆变器输出电流以下

 

无旁路单输入配置的一个大问题是负载故障电流总是被限制在UPS逆变器输出电流以下,后者通常远低于市电电网可承受的短路电流。这可导致清除UPS下游断路器故障时出现困难,并且可能在下游故障未清除甚至未能尽快速清除的情况下导致整体负载掉电。相比而言,在有旁路的配置中,输出故障会激活旁路,市电电网提供电流,以帮助清除输出故障。

 

当设计者和用户理解所有备选方案时,无旁路单输入配置的使用预期会减少。在配用输入变压器时,有旁路单输入的成本、重量和效率相同,但保留了使用旁路的额外选择,这可能会很有利。一般而言,有一些常见的传统配置采用基于变压器式UPS,它们将被更新的配置所取代。

 

下期我们来看基于变压器的传统UPS设计等一系列内容,邦友们下期见啦~   

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